重庆市2023_2024学年高三物理上学期9月月考质量监测试题含解析

这是一份重庆市2023_2024学年高三物理上学期9月月考质量监测试题含解析，共20页。试卷主要包含了非选择题部分请按题号用0，9km/s，小于11等内容，欢迎下载使用。
（全卷共两个大题18个小题，总分100分，考试时长90分钟）
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、考号填写清楚。
2.请将所有答案写在答题卡上，不得在试卷上直接作答。
3.选择题部分请按题号用2B铅笔填涂。
4.非选择题部分请按题号用0.5毫米黑色墨水签字笔书写。
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的4个选项中第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1. 以下说法正确的是（ ）
A. 卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
B. 牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
C. 开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道椭圆
D. “嫦娥二号”卫星的发射速度必须大于11.2km/s
【答案】B
【解析】
【详解】A.卡文迪许测量出万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，A错误；
B.牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力，B正确；
C.最早提出日心说的是哥白尼，C错误
D. “嫦娥二号”卫星仍在地月系里，也就是说“嫦娥二号”卫星没有脱离地球的束缚，故其发射速度需大于7.9km/s，小于11.2km/s，D错误。
故选B。
2. 一个物体在光滑水平面上以初速度v0做曲线运动，已知在此过程中只受一个恒力F作用，运动轨迹如图所示。则由M到N过程中，速度的大小将( )
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大
【答案】D
【解析】
【详解】当物体所受合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动的速率增大；当物体所受合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体做曲线运动的速率减小；当物体所受合外力方向与速度方向的夹角始终为直角(或垂直)时，物体做曲线运动的速率不变，在本题中，合力F的方向与速度方向的夹角先为钝角，后为锐角，即速度先减小后增大。
故选D。
3. 已知月球表面处“重力加速度”是地球表面处重力加速度的，月球半径大约是地球半径的，若把月球和地球都看作为均匀球体，则月球与地球的密度之比约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设月球质量为，地球质量为，则质量为的物体分别在月球和地球表面时的重力与万有引力相等，有
，
解得
，
又由于
，
由以上各式解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
4. 如图，质量均为m的三个物体（可视为质点）A、B、C放在光滑水平面上，物体间用原长为L的轻弹簧连接，每根弹簧劲度系数均为k。现用外力F拉动物体A，使三个物体一起加速运动，则A、C间的距离为（初始状态弹簧均为原长）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对A、B、C整体，根据牛顿第二定律可得
可得
对B、C整体，根据牛顿第二定律
对C，根据牛顿第二定律可得
A、C间的距离
联立可得
故选B。
5. 如图所示，边长为a的正方体无盖盒子放在水平地面上，O为直线A′B′上一点，O与A′的距离为a。将小球（可视为质点）从O点正上方距离3a处以某一速度水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g。为使小球能落在盒子内部，则小球抛出时的速度不超过（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】当小球恰好落到C点时，水平速度最快，此时小球的水平位移为
根据
联立得
故选B。
6. 如图所示，倾角为α的粗糙斜面固定在水平地面上，一质量为M的物块放在斜面上，并与质量为m的小球通过跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，当滑轮右侧悬挂小球的轻绳呈竖直状态时，M与斜面之间恰好没有摩擦力，现给小球施加一个向右且与水平方向成角的力F，使小球缓慢地运动，直至悬挂小球的轻绳呈水平状态，在小球移动的过程中轻绳一直处于拉伸状态，M始终保持静止，不计滑轮处的摩擦。下列说法正确的是（）
A. 拉力F先增大后减小
B. 拉力F先减小后增大
C. 斜面对M的摩擦力一直减小
D. 斜面对M的摩擦力先增大后减小，然后再增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．作出小球的动态平衡图
F方向不变，绳与竖直夹角增大，可知，F增大，AB错误；
CD．轻绳对小球的拉力先减小后增大，当绳与F垂直时，绳拉力最小。开始时物块与斜面间的摩擦力为零，则物块所受摩擦力先沿斜面向上增大，再沿斜面向上减小至零，最后沿斜面向下增大，C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，宇宙中一对年轻的双星，在距离地球16万光年的蜘蛛星云之中。该双星系统由两颗炽热又明亮的大质量恒星构成，二者围绕连接线上中间某个点旋转。通过观测发现，两颗恒星正在缓慢靠近。不计其他天体的影响，且两颗恒星的质量不变。则以下说法中正确的是（ ）
A. 双星之间引力变小
B. 双星系统周期逐渐变大
C. 每颗星的加速度均变大
D. 双星系统转动的角速度恒定
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据万有引力定律
两颗恒星缓慢靠近，可知双星之间引力变大，故A错误；
B．双星系统的周期相等，根据万有引力提供向心力
解得
可知两颗恒星缓慢靠近，双星系统周期逐渐变小，故B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
可知两颗恒星缓慢靠近，每颗星的加速度均变大，故C正确；
D．双星系统转动的角速度
可知两颗恒星缓慢靠近，双星系统转动的角速度变大，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，A、B、C是水平面同一直线上的三点，其中，在A点正上方的O点以初速度水平抛出一小球，刚好落在B点，小球运动的轨迹与的连线交于D点，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从O到D点的水平位移是从O到B点水平位移的
B. 小球经过D点与落在B点时重力瞬时功率的比为
C. 小球从O点到D点与从D点到B点两段过程中重力做功的比为
D. 小球经过D点时速度与水平方向夹角的正切值是落到B点时速度与水平方向夹角的正切值的
【答案】D
【解析】
【详解】A．如图所示
设AO距离为，，，根据几何关系有
，
由于，可知
又因为
，
故可知落到D点所用时间是落到B点所用时间的，因为小球水平方向做匀速直线运动，故小球从O到D点的水平位移是从O到B点水平位移的，故A错误；
B．由于落到D点所用时间是落到B点所用时间的，故根据
可知D点和B点竖直方向的速度之比为，根据
可知小球经过D点与落在B点时重力瞬时功率的比为，故B错误；
C．小球经过D点与落在B点时间之比为，根据
可知小球从O点到D点与从O点到B点两段过程中重力做功的比为；故小球从O点到D点与从D点到B点两段过程中重力做功的比为，故C错误；
D．小球的速度与水平方向的夹角
因为小球落到D点所用时间是落到B点所用时间的，故小球经过D点时速度与水平方向夹角的正切值是落到B点时速度与水平方向夹角的正切值的，故 D正确。
故选D。
9. 如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的卫星，P为B、C两卫星运行轨道的交点，Q为椭圆轨道的近地点，已知A、B、C绕地心运动的周期相等。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星B在Q点的线速度小于它在P点的线速度
B. 卫星B在Q点的线速度大于卫星C在P点的线速度
C. 卫星C的角速度小于物体A的角速度
D. 卫星B在P点时的加速度等于卫星C在P点时的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．Q点是近地点，根据开普勒第二定律可知，卫星B在Q点的线速度大于它在P点的线速度，故A错误；
B．卫星C在P点加速才能升轨到卫星B的轨道，则卫星B在P点的线速度大于卫星C在P点的线速度，故卫星B在Q点的线速度大于卫星C在P点的线速度，故B正确；
C．根据
A、C绕地心运动的周期相等，可知卫星C的角速度等于物体A的角速度，故C错误；
D．根据牛顿第二定律
可知卫星B在P点时的加速度等于卫星C在P点时的加速，故D正确。
故选BD。
10. 有一颗与地球同步静止轨道卫星在同一轨道平面的人造地球卫星，与同步卫星同方向绕地球运行。已知它的运行半径为同步轨道半径的四分之一，地球自转周期为，则（）
A. 该卫星运动周期
B. 该卫星运动周期为
C. 该卫星每隔在赤道上同一城市的正上方出现一次
D. 该卫星每隔在赤道上同一城市的正上方出现一次
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据开普勒第三定律
可得该卫星运动周期为
故A正确，B错误；
CD．在赤道上同一城市的正上方出现有
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，在竖直平面内，半径为R的光滑半圆轨道和半径为2R的光滑四分之一圆轨道水平相切于最低点A，两轨道均被固定，一个质量为m的小球（可视为质点），从A点沿切线向左以某一初速度进入半圆轨道，恰好能通过半圆轨道的最高点M，然后落在四分之一圆轨道上的N点，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球进入A点时的加速度大小为2g
B. 小球进入A点时的加速度大小为5g
C. M、N两点间的高度差为
D. 两点间的高度差为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．小球恰好能通过半圆轨道的最高点M，有
根据动能定理有
小球在A点时加速度大小为
故A错误，B正确；
CD．小球通过M点后做平抛运动，有
可得
根据几何关系有
解得
，
故C正确，D错误。
故选BC。
12. 如图，由竖直轴和双臂构成的“Y”型支架可以绕竖直轴转动，双臂与竖直轴所成锐角为θ=53°。一个质量为m=2kg的小球穿在一条臂上，到O点的距离为l =0.5m，小球始终与支架保持相对静止，设支架转动的角速度为ω，g取10m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，则下列说法正确的是（ ）
A. ω由零逐渐增加，臂对小球的摩擦力逐渐增大
B. 当ω=0时，臂对小球的摩擦力大小为12N
C. 当时，臂对小球的摩擦力为零
D. 当时，臂对小球的摩擦力大小为mg
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．对小球受力分析，如图
可知
ω由零逐渐增加，臂对小球的摩擦力先沿杆逐渐减小，然后反向增大。故A错误；
B．当ω=0时，有
联立解得臂对小球的摩擦力大小为
故B正确；
C．臂对小球的摩擦力为零时，有
解得
故C正确；
D．当时，可得
即摩擦力方向向下，大小为mg。故D正确。
故选BCD。
二、非选择题（本题共6小题，共52分）
13. 在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行了如下实验探究：
（1）如图，将两个光滑轨道CM、DN固定在同一个竖直平面内，轨道下端水平。把两个质量相等的小钢球P、Q分别从斜面的同一高度由静止开始同时释放，使两小球能以相同的水平速度同时分别从轨道的下端射出（水平轨道足够长），观察到某一现象。改变两小球相对斜面的释放高度，使之仍相同，则仍能观察到这一现象，故可以概括平抛运动的某一规律。
该同学观察到的现象和反映的平抛运动的规律是___________；
A．P、Q两个小球相撞 B．P、Q两个小球同时落地
C．水平方向做匀速直线运动 D．竖直方向做自由落体运动
（2）通过图2中甲图的装置，每次释放小球的位置都相同，并在乙图的坐标纸上记录了小球经过的A、B、C三点，已知坐标纸每小格的边长，则该小球做平抛运动的初速度大小为________；B点的竖直分速度大小为___________。（g取10m/s2）
【答案】 ①. AC ②. 1.5 ③. 2
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1] 钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球Q离开斜面后做匀速直线运动，球P做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球P落到光滑水平板上并击中球Q，说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
故选AC。
（2）[2] 小球经过的A、B、C三点的水平间隔相等，即A、B、C三点运动时间相同，在竖直方向上有
解得
水平方向匀速运动，有
解得
[3] 根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有
14. 某兴趣小组的同学设计了图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动，装有遮光条的小滑块放置在转台上，细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F，安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的时间t，兴趣小组采取了下列步骤：
①用螺旋测微器测量遮光条宽度d。
②用天平称量小滑块（包括遮光条）的质量m。
③将滑块放置在转台上，使细线刚好绷直。
④控制转台以某一角速度匀速转动，记录力传感器和光电门的示数，分别为和；依次增大转台的角速度，并保证每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数、…和光电门的示数、…。
回答下面的问题
（1）滑块匀速转动的线速度大小可由v=_________计算得出。
（2）处理数据时，兴趣小组的同学以力传感器的示数F为纵轴，对应的线速度大小的平方为横轴，建立直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图乙所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则滑块和台面间的滑动摩擦因数μ=_________。
（3）该小组同学换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验，作出的图像，与图乙中b比较，发现b_________（填“增大”“减小”和“不变”）。
【答案】 ①. ②. ③. 不变
【解析】
【详解】（1）[1]滑块匀速转动的线速度大小
（2）[2]根据牛顿第二定律有
整理得
由图可知轴的截距为
滑块和台面间的滑动摩擦因数
（3）[3]的图像轴的截距有
可得
故换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验，作出的图像，与图乙中b比较，发现b不变。
15. 长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点，使小球在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为α时，求：
(1)细线对小球的拉力F；
(2)小球运动的线速度大小v：
(3)小球运动的周期T。
【答案】(1)；(2)：(3)
【解析】
【分析】小球靠拉力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形定则求出拉力的大小；根据牛顿第二定律结合向心力公式求出线速度；根据牛顿第二定律给合向心力公式求出周期的大小。
【详解】(1)根据平行四边形定则知，细线的拉力为
(2)根据牛顿第二定律得
解得线速度为
(3)根据牛顿第二定律得
mgtanα=mω2Lsinα
可得
周期为
【点睛】解决本题的关键是知道小球做圆周运动向心力的来源，根据牛顿第二定律再结合向心力公式进行求解。
16. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，求：
（1）汽车在前5s内的加速度a和牵引力的大小F；
（2）汽车的额定功率为；
（3）汽车达到额定功率开始继续沿直线行驶1分钟通过的路程x（汽车已经达到最大速度）。
【答案】（1）4m/s2，5000N；（2）100kW；（3）1200m
【解析】
【详解】（1）由图线的斜率可得汽车在前5s内的加速度为
根据牛顿第二定律有
代入相关数据求得，牵引力的大小
（2）汽车5s末达到额定功率，此时的速度大小为
可得汽车额定功率为
（3）汽车达到额定功率开始继续沿直线行驶1分钟通过的路程为（汽车已经达到最大速度），根据动能定理有
联立，代入相关数据求得
17. 如图所示，A点距水平面BC的高度h=1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，D为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道DE对应的圆心角，圆弧的半径R=0.5m，圆弧与斜面EF相切于E点。一质量m=1kg的小球从A点以v0=5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过E点时，该球受到圆弧的摩擦力f=40N，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上E点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，EF=4m，sin37=0.6，cs37=0.8，重力加速度取g=10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）小球在C点的速度；
（2）小球到达E处时的速度大小；
（3）要使小球正好落到F处的球洞里，则小球在E处的速度多大。（结果可用根式表示）
【答案】（1），方向与水平方向成；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球从A点做平抛运动，在竖直方向有
则小球到达C点时速度大小
又速度方向与水平方向夹角满足
即小球在C点速度方向与水平方向成；
（2）小球在E点，根据
代入解得
在E点，对小球根据牛顿第二定律可得
解得
（3）小球在斜面上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得
加速度
又，根据
解得
18. 某兴趣小组对老师演示惯性的一个实验进行了深入的研究。如图甲所示，长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，用手指将纸板水平弹出，如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为，硬纸板的质量为，长度为。橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为，纸板与桌面间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。
（1）手指对纸板的作用力与时间的关系如图乙所示，要使橡皮擦相对纸板滑动，至少多大？
（2）手指对纸板的作用时间很短，可认为作用结束后，纸板获得速度但位移近似为零，则要使橡皮擦脱离纸板，需满足的条件？
（3）若要求橡皮擦移动的时间不超过，求纸板被弹出的最小速度？
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)当橡皮擦刚好相对纸板滑动，对橡皮擦有
对橡皮擦和纸板整体有
联立解得
(2)纸板获得速度后做减速运动，橡皮擦做加速运动，当橡皮擦与纸板共速时刚好脱离纸板，此时，最小设为。则对橡皮擦有
对纸板有
根据位移关系有
联立解得
则要使橡皮擦脱离纸板，需满足。
(3)橡皮擦现在纸板上做加速运动，离开纸板后在桌面上做匀减速直线运动，因前后加速度一样大，故前后的所用时间一样长，橡皮擦在纸板上运动时间满足
橡皮擦离开纸板时候的速度为
橡皮擦滑离纸板的时间为
所以速度最小为应为